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Einleitung: Trägermaterialien sind wichtiger Bestandteil des Tissue Engineering von Knorpelgewebe, da sie die Form und mechanische Stabilität des Transplants bestimmen. Auf zellulärer Ebene spielt die Elastizität der Trägermatrix eine Rolle für die Zelladhäsion, aber auch für die zelluläre Differenzierung. Dies konnte bislang unter anderem für mesenchymale Stammzellen gezeigt werden. Das Ziel dieser Studie war es, den Einfluss mechanischer Eigenschaften von Trägermaterialien auf die Differenzierung von Chondrozyten zu untersuchen.

Methoden: Polyacrylamidgele wurden auf Objektträgern immobilisiert und mit Kollagen I beschichtet. So konnten Matrices mit Elastizitäten zwischen 5 und 100 kPa produziert werden. Porcine Chondrozyten wurden auf diesen Gelen für 2 Wochen kultiviert. Die Differenzierung wurde mittels rt-PCR für Kollagen Typ I, II und Aggrecan untersucht, darüber hinaus wurden Immunfluoreszenz-Färbungen für Kollagen II durchgeführt und die Proliferation analysiert.

Ergebnisse: Chondrozyten auf härteren Matrices wiesen eine fibroblastoide Morphologie mit hoch organisierten Aktinfilamenten auf. Darüber hinaus zeigten sie eine niedrige Expression von Kollagen II und Aggrecan und eine starke Kollagen I Expression, während Chondrozyten die auf weichen Matrices kultiviert wurden eine konstant hohe Expression von Kollagen II und Aggrecan zeigten.

Schlussfolgerung: Diese Ergebnisse zeigen, dass Chondrozyten auf die Elastizität der Trägermatrix reagieren. Ein chondrozytärer Phänotyps wird von weichen Substraten gefördert während sich die Proliferation reduziert. Diese Daten sind für die Entwicklung neuer Biomaterialien wesentlich, da diese somit in Abhängigkeit der spezifischen zellulären Charakteristika optimiert werden können.

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